一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，其燃烧头主要包括圆柱形空气流道、旋流盘、一次燃料喷管、一次燃料稳焰盘、二次燃料喷管、扩口、和分级燃料喷管，并进一步对各部件组成结构以及各部件间相对结构进行优化设置，从而最终实现一种具有广泛应用前景的强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，能够在减少NOx生成的同时解决预混火焰与烟气再循环的燃烧不稳定、热效率低等问题，具有燃烧污染物排放少、燃烧完全、燃烧稳定性好、燃烧效率高、结构简单可靠等优点，适合于民用和工业炉、重整器以及燃气轮机的燃烧使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低氮气体燃烧器，尤其涉及一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气的主要污染源之一，也是PM2.5二次颗粒物的重要前驱物。随着环境污染不断加剧，我国重点区域频繁出现雾霾，已经对人们的健康造成了巨大的危害。随着天然气、石油液化气以及煤合成气的燃烧利用，气体燃烧的污染问题，尤其降低NOx的排放，是一项刻不容缓的任务。因此，控制天然气燃烧过程中NOx的产生，大力发展低氮燃烧技术具有重要意义。现有的低氮燃烧技术包括分级燃烧、预混燃烧、烟气再循环、多孔介质燃烧、无焰燃烧、化学链燃烧等技术，其各自存在着优势与缺点。分级燃烧技术的原理为燃烧温度在当量比为1的情况下达到最高，在贫燃或者富燃的情况下进行燃烧，其燃烧温度比当量比为1的燃烧温度要低，能合理分配炉内的温度场分布，避免出现局部高温，达到降低NOx生成的效果。预混燃烧是一种降低NOx生成的有效技术，对于控制NOx的生成，这项技术的优点是可以通过对当量比的完全控制来实现对燃烧温度的控制。通过贫燃燃烧使得燃烧温度降低，同时使得混合物的当量比小于1，这样热力型NOx和快速型NOx生成将降低。但是预混燃烧技术未广泛应用的限制因素在于：燃烧不稳定，可能导致回火或者熄火；过剩空气系数较大，降低系统热效率。烟气再循环可以实现燃烧温度的降低，通过将烟气的燃烧产物加入到燃烧区域内，降低了燃烧温度，同时加入的烟气降低了氧气的分压，这将减弱氧气与氮气生成热力型NOx的过程，从而减少了NOx的生成。研究表明，外部烟气再循环将减少70％的NOx生成。烟气再循环的主要问题在于氧气分压降低、空气流速增加使得燃烧不稳定，出现熄火、震荡等现象。在现有技术的基础上，吸取各个不同低氮燃烧技术的优势，避开其技术缺陷，从而提出具有超低氮排放量、高燃烧效率及稳定性的低氮燃烧技术，成为目前的研究热点。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术，本专利技术提出了一种热效率高、NOx排放浓度较低、燃烧稳定的强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器。主要技术方案如下：一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，其包括一燃烧头，该燃烧头包括：一圆柱形空气流道；一设置在该圆柱形空气流道内部的旋流盘，该旋流盘包括旋流盘外环、旋流盘内环、设置在该外环和内环之间的旋流片；其特征在于，该燃烧头还包括：一设置在燃烧器旋流盘的中心侧的一次燃料喷管，该一次燃料喷管包括一次燃料管以及分别设置于该一次燃料管正面与侧面的一次燃料正面喷口和侧面喷口；一设置在一次燃料喷管上的一次燃料稳焰盘，该稳焰盘位于一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口之间；多个设置在空气流道内的二次燃料喷管，二次燃料喷管包括二次燃料管以及位于二次燃料管正面、空气流道出口处的二次燃料喷口，二次燃料喷管有两种布置形式，一种喷管沿轴向布置，燃料沿轴向喷出，另一种喷管沿径向布置，燃料沿径向喷出；一设置在空气流道出口处的扩口；多个设置在扩口周围的分级燃料喷管，该分级燃料喷管包括分级燃料管以及设置于该分级燃料管正面的分级燃料喷口；在实施过程中，分级燃料比例固定，一二次燃料比例可以调节；所述一次燃料为纯燃料或部分预混气体，预混比例可调节；所述二次燃料为纯燃料；所述分级燃料为纯燃料；所述一次燃料正面喷口为4个，且直径为3-5mm，侧面喷口为8-12个，且直径为2-3mm，所述二次燃料喷管为8-16根且喷口直径为6-10mm，所述的分级燃料喷管为4-6根，且喷口直径为3-5mm。较佳的，分级燃料比例占总燃料比例为10％左右。较佳的，二次燃料喷管可全部沿轴向布置、全部沿径向布置或轴向与径向交错布置。较佳的，所述沿径向的二次燃料喷口距离所述外环的距离为该燃料喷口直径的3倍。较佳的，二次燃料比例占总燃料比例为50-70％。较佳的，一次燃料正面喷口可轴向或斜向喷出。较佳的，分级燃料可沿轴向或斜向喷出。较佳的，所述旋流器面积占整个空气流道面积的70％以上。较佳的，所述旋流片的个数为10-20个，所述旋流片的倾斜角度范围为10-30°。较佳的，在所述燃烧器出口设置有扩口，该扩口倾斜角度小于20°，且长度为100-150mm。基于上述技术方案，本专利技术所提供的强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，能在减少NOx生成的同时解决预混火焰与烟气再循环的燃烧不稳定、热效率低等问题，具有燃烧污染物排放少、燃烧完全、燃烧稳定性好、燃烧效率高、结构简单可靠等优点，适合于民用和工业炉、重整器以及燃气轮机的燃烧使用，具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术一个实施例中强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器立体结构示意图；图2是本专利技术一个实施例中强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器的主视图；图3是本专利技术一个实施例中强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器的一次燃料喷管及一次燃料稳焰盘示意图。具体实施方式以下结合附图1，通过具体实施例对本专利技术做进一步说明。该附图1中附图标记说明如下：1、空气流道；2、一次燃料喷管；3、一次燃料稳焰盘；4旋流盘内环；5旋流叶片；6、旋流盘外环；7、二次燃料喷管；8、扩口；9、分级燃料喷管。本专利技术的一个实施例中公开了一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，具体如附图1-3所示，其包括一燃烧头，该燃烧头包括：一圆柱形空气流道1；一设置在该圆柱形空气流道内部的旋流盘，该旋流盘包括旋流盘外环6、旋流盘内环4、设置在该外环6和内环4之间的旋流片5；一设置在燃烧器旋流盘内环4的中心的一次燃料喷管2，该一次燃料喷管包括一次燃料管以及分别设置于该一次燃料管正面与侧面的一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口；一设置在一次燃料喷管2上的一次燃料稳焰盘3，该稳焰盘位于一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口之间；多个设置在空气流道1内的二次燃料喷管7，二次燃料喷管包括二次燃料管以及位于二次燃料管正面、空气流道出口处的二次燃料喷口，二次燃料喷管7有两种布置形式，一种喷管沿轴向布置，燃料沿轴向喷出，另一种喷管沿径向布置，燃料沿径向喷出；一设置在空气流道1出口处的扩口8；多个设置在扩口周围的分级燃料喷管9，该分级燃料喷管包括分级燃料管以及设置于该分级燃料管正面的分级燃料喷口；在实施过程中，分级燃料比例固定，一二次燃料比例可以调节；所述一次燃料为纯燃料或部分预混气体，预混比例可调节；所述二次燃料为纯燃料；所述分级燃料为纯燃料。相应的，从附图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，包括一燃烧头，该燃烧头包括：一圆柱形空气流道；一设置在该圆柱形空气流道内部的旋流盘，该旋流盘包括旋流盘外环、旋流盘内环、设置在该外环和内环之间的旋流片；其特征在于，所述燃烧头还包括：一设置在燃烧器旋流器中心侧的一次燃料喷管，该一次燃料喷管包括一次燃料管以及分别设置于一次燃料管正面与侧面的一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口；一设置在一次燃料喷管上的一次燃料稳焰盘，该稳焰盘位于一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口之间；多个设置在空气流道内的二次燃料喷管，二次燃料喷管包括二次燃料管以及位于二次燃料管正面、空气流道出口处的二次燃料喷口，二次燃料喷管有两种布置形式，一种喷管沿轴向布置，燃料沿轴向喷出，另一种喷管沿径向布置，燃料沿径向喷出；一设置在空气流道出口处的扩口；多个设置在扩口周围的分级燃料喷管，该分级燃料喷管包括分级燃料管以及设置于该分级燃料管正面的分级燃料喷口；在实施过程中，分级燃料比例固定，一二次燃料比例可以调节；所述一次燃料为纯燃料或部分预混气体，预混比例可调节；所述二次燃料为纯燃料；所述分级燃料为纯燃料；所述一次燃料正面喷口为4个，且直径为3‑5mm，侧面喷口为8‑12个，且直径为2‑3mm，所述二次燃料喷管为8‑16根且喷口直径为6‑10mm，所述的分级燃料喷管为4‑6根，且喷口直径为3‑5mm。...

【技术特征摘要】
1.一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器，包括一燃烧头，该燃烧头包括：
一圆柱形空气流道；一设置在该圆柱形空气流道内部的旋流盘，该旋流盘
包括旋流盘外环、旋流盘内环、设置在该外环和内环之间的旋流片；其特
征在于，所述燃烧头还包括：一设置在燃烧器旋流器中心侧的一次燃料喷
管，该一次燃料喷管包括一次燃料管以及分别设置于一次燃料管正面与侧
面的一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口；一设置在一次燃料喷管上的
一次燃料稳焰盘，该稳焰盘位于一次燃料正面喷口和一次燃料侧面喷口之
间；多个设置在空气流道内的二次燃料喷管，二次燃料喷管包括二次燃料
管以及位于二次燃料管正面、空气流道出口处的二次燃料喷口，二次燃料
喷管有两种布置形式，一种喷管沿轴向布置，燃料沿轴向喷出，另一种喷
管沿径向布置，燃料沿径向喷出；一设置在空气流道出口处的扩口；多个
设置在扩口周围的分级燃料喷管，该分级燃料喷管包括分级燃料管以及设
置于该分级燃料管正面的分级燃料喷口；在实施过程中，分级燃料比例固
定，一二次燃料比例可以调节；所述一次燃料为纯燃料或部分预混气体，
预混比例可调节；所述二次燃料为纯燃料；所述分级燃料为纯燃料；所述
一次燃料正面喷口为4个，且直径为3-5mm，侧面喷口为8-12个，且直径
为2-3mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘涛，宋少鹏，宋光武，金大建，
申请(专利权)人：北京泷涛环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11